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第五章 机械的平衡 第一节 机械平衡目的及内容 一、机械平衡目的 二、机械平衡的分类 转子平衡：绕固定轴回转件的惯性力和惯性力矩的平衡。 第二节 转子的平衡 二、转子的平衡实验 第三节 转子平衡精度 惯性力和惯性力矩的 大小和方向随机械运 转作同期性变化，将 使机械及其基础产生 强迫振动，当其频率 接近机械固有频率或 与之成倍数时会产生 共振，引起不良后果。 惯性力对运动副产生附加 动压力，增加运动副中的 摩擦，降低效率，加剧零 件的磨损和疲劳。 1 2 目的：消除或减少在机 械运转中构件产生的不平衡 惯性力及惯性力矩。改善工 作性能并延长机械的使用寿命 机械平衡：消除惯性力 与惯性力矩的影响。 刚性回转件平衡：忽略惯性力引起弹性变形 。 静平衡（重点介绍） 动平衡 挠性回转件平衡：考虑弹性变形引起的不平衡因素 机构平衡：机构中各构件惯性力和惯性力矩 在机座上的平衡 1 2 一、刚性回转件的平衡 静平衡 定义：当转子的质量可以认 为是分布在同一回转面内时 （宽径比b/d≤1/5）当该回 转件等角速转动时，这些质 量产生的惯性力表现为离心 力，形成平面汇交力系。 原理：平面汇交力系原理 利用加（减）配重的方法， 使重心与回转轴线重合， 使ΣFi=0。 1 2 条件：分布于回转 件上的各质径积之矢 量和为零。Σmiri=0 3 如图，转子上有不平衡质量m1、m2、m3，其质心在同一转动平面内，向径分别为r1、r2、r3，当转子以角速度ω转动时，3个质量所产生的离心惯性力和不为零，则构件为静不平衡转子。欲使之达到平衡，在转子上加上（减去）产生惯性力F=mω2r的一个平衡质量m，向径为r，使之成为平衡力系，即： =0 mr+m1r1+m2r2+m3r3=0 式中：质量×向径=质径积 结论：对任何静不平衡转子，无论有多少个偏心质量，只要所加（减）的平衡质量所产生的离心惯性与原有的质量所产生的离心惯性力构成平衡力系，可达到静平衡的目的。 链接 P2 P1 P3 Pb 动平衡 定义：转子的质量分布不能近似认为 位于同一回转面内，而应看作分布于沿 轴向的许多互相平行的回转面内。 原理：将空间力系转化为平面 汇交力系，再用加（减）配重平 衡。使ΣFi=0，ΣMi=0。 条件：各偏心质量所产生的离心惯性力 矢量和以及这些惯性力所构成的惯性力偶 矩矢量和均为零。即 ΣFi=0，ΣMi=0。 1 2 3 如图，设有m1、m2为Ⅰ、Ⅱ两个不同回转面内的质量，r1、r2 分别为各质心到回转轴线的距离，当转轴以角速度ω回转时， 各质量产生的离心惯性力F1=m1ω2r1，F2=m2ω2r2 F1= F1/+ F1// F2 = F2/+ F2// F1/(L-l 1)= F1// l1 F2/ (L-l 2) = F2// l2 Ⅰ Ⅱ m1/r1/+m2/r2/+m/r/=0 m1//r1//+m2//r2//+m//r//=0 Ⅰ Ⅱ F1 F2 F2// F2// F1// F1// F1/ F1/ F2/ F2/ Fb/ Fb// Fb// Fb/ mb2 结论：一个回转件的动平衡问题可以简 化为两个回转面内的静平衡问题。 结论：动平衡可使回转件产生的不平衡惯 性力和惯性力偶全部得到平衡；静平衡可使 回转件产生的不平衡惯性力得到平衡，而惯 性力偶不能平衡。即：动平衡回转件一定静 平衡，而静平衡回转件不一定动平衡。 转子静平衡实验 1 2 转子动平衡实验 传感器 解算电路 放大器 转子 光电头 鉴相器 质径积大小 质径积向位